5.4 Medidas de melhoria para aumento de eficiência energética
5.4.3 Aplicação de películas de proteção solar
Como já foi referido anteriormente, os ocupantes sentiam desconforto térmico no interior do edifício, recorrendo a sistemas auxiliares (ventoinhas) para minimizar o seu desconforto no Verão. Presume-se que do lado sul (fachada principal), dada a área exposta de envidraçados, só a radiação solar deverá ser suficiente para causar esse desconforto, mesmo em períodos do ano não tão quentes. Propõe-se a instalação de película de proteção solar em todos os envidraçados da fachada sul. Por um lado vai diminuir os ganhos térmicos pelos envidraçados provenientes do Sol, devido à diminuição do fator solar e por outro lado vai-se diminuir o coeficiente de transmissão térmica do respetivo, resultando numa diminuição de perdas térmicas pela envolvente transparente.
5.4.3.1 Descrição do Sistema Proposto
Existem vários tipos de película a aplicar em envidraçados dependendo qual será o objetivo da sua aplicação. Neste caso de estudo em concreto, vai-se utilizar película para proteção solar e diminuição das perdas de calor pelos envidraçados.
Na Figura 5.26, pode-se observar qual o comportamento do envidraçado com película à radiação solar incidente.
Fonte: Llumar (Consultado em 13/05/2012) Comportamento térmico da película:
Reduz o calor da Energia Solar até 85%;
Bloqueia em cerca de 99% os raios ultravioletas; Melhora o conforto térmico dos ocupantes;
Aumentam as propriedades de isolamento térmico da envolvente transparente; Reduzem significativamente a fatura energética para climatização dos espaços;
5.4.3.2 Localização da aplicação da película
A pelicula de proteção solar será para ser aplicada na fachada sul do edifício, onde predomina a envolvente transparente (envidraçados).
Irá ser aplicada a película de proteção solar exterior na fachada sul em toda a área envidraçada de 812 m2. Existem palas nesta fachada para proteção solar, mesmo assim, os ocupantes sentiam desconforto térmico, daí propor-se a instalação de película protetora.
5.4.3.3 Escolha da película
A película proposta é para ser aplicada pelo exterior dos envidraçados de proteção solar da marca LLUMAR, modelo R20 SR CDF. No anexo D, encontra-se a ficha técnica da película escolhida com as respetivas especificações técnicas.
Dados técnicos da película:
Coeficiente de transmissão térmica: U=5,34 W/(m2
.K); Fator solar: g=0,20;
Absorção total solar: 33%; Rejeição de raio UV: 99%; Luz solar transmitida: 12%.
Para verificar em maior detalhe todas as características da película escolhida, ver catálogo em anexo D.
Uma vez que se vai adicionar mais um proteção solar, é necessário recalcular o fator solar do envidraçado. Para verificar o que foi considerado no cálculo dos fatores solares dos diversos envidraçados, consultar o anexo C o ponto referente à envolvente exterior envidraçada.
Recorrendo ao Anexo V do RCCTE, ponto 2.3, fórmula 4 (vidros duplos): 𝑔𝑔⊥ = 𝑔𝑔⊥𝑣𝑣× � 𝑔𝑔⊥ ′ 0,75 𝐼𝐼 (5.2) onde:
𝑔𝑔⊥– fator solar do vão envidraçado;
𝑔𝑔⊥′ – fator solar do vão envidraçado com proteção solar e vidro incolor;
𝑔𝑔⊥𝑣𝑣– fator solar do envidraçado.
Exemplo de cálculo para o envidraçado ENV1- Envidraçado exterior simples, em caixilharia metálica, sem corte térmico, com vidro duplo, fixo e com proteção solar interior ligeiramente transparente de cor clara (ver Anexo C).
𝑔𝑔⊥ = 0,5 ×0,380,75 ×0,200,75 = 0,07
Na estação de arrefecimento, deve ser considerada a utilização dos dispositivos de sombreamento ativados a 70%, ou seja, o fator solar do vão envidraçado será igual a 30% do fator solar do vão sem qualquer proteção, mais 70% do fator solar do vão envidraçado com a proteção solar móvel completamente atuada: 𝑔𝑔⊥ = 0,30 x 𝑔𝑔⊥𝑣𝑣 do vão sem proteção + 0,7 x 𝑔𝑔⊥′ do vão envidraçado com proteção solar móvel ativada.
Ou seja,
𝑔𝑔⊥𝑒𝑒𝐼𝐼𝑜𝑜𝑎𝑎 çã𝑜𝑜 𝑝𝑝𝑒𝑒 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑒𝑒𝑟𝑟𝑒𝑒𝑡𝑡𝐼𝐼𝑚𝑚𝑒𝑒𝑝𝑝𝑜𝑜𝑜𝑜 = 0,3 × �0,5 ×0,200,75� + 0,7 × 0,07 = 0,09
Com a aplicação da película de proteção solar, o valor do coeficiente de transmissão térmica global (U) também vai baixar, visto ser uma resistência térmica adicional.
Segundo o RCCTE, determina-se pela seguinte expressão: 𝑈𝑈 =∑ 𝑅𝑅1 [𝑊𝑊/𝑚𝑚2. °𝐶𝐶] (5.3)
onde:
∑ 𝑅𝑅 – Somatório das resistências térmicas [𝑚𝑚2. °𝐶𝐶/𝑊𝑊]
Exemplo de cálculo para o envidraçado ENV1 (descrição acima referida). Este envidraçado sem película aplicada possui um U=3,9 [W/m2.ºC], como se verifica pela Figura 5.27.
Figura 5.27 – Extrato do Quadro III.2 do ITE50
Com a aplicação da película de proteção solar, obtêm-se o seguinte valor de coeficiente de transmissão térmica (U):
𝑈𝑈 = 1 1
3,9 +5,341
= 2,25[𝑊𝑊/𝑚𝑚2. °𝐶𝐶]
Como se verifica, com a aplicação da película o valor de U reduz de 3,9 para 2,25 [W/m2.ºC], neste caso.
5.4.3.4 Orçamento dado pela Abispo
Foi pedido um orçamento à empresa Abispo, Lda para a película escolhida.
O orçamento enviado pela empresa consultada foi de 22€/m2 pelo fornecimento e instalação da película no local. Para verificação do orçamento com maior detalhe, ver anexo F.
Sendo o valor igual a 22 €/m2, prevê-se a instalação de 812 m2 de película, obtém-se então um valor total do orçamento:
Valor Total da instalação = 812 × 22 = 17864 € O investimento com a implementação deste sistema é de cerca de 18000 €.
5.4.3.5 Redução dos consumos energéticos do Edifício
Utilizando o modelo de simulação real do edifício, foi possível determinar qual a redução do consumo resultante da alteração da constituição dos envidraçados com orientação para sul no qual se aplicará a película de proteção solar.
É importante referir que para a proposta de melhoria a apresentar, foi considerado o “cooling” ligado nos espaços climatizados com ocupação na simulação real.
Na Tabela 5.17, observa-se a comparação do valor obtido por simulação real no caso de existir ou não a película aplicada.
Tabela 5.17 – Variação do consumo anual de energia com a aplicação de película CONSUMOS SIM REAL
[kWh/ano] Diferença anual Sem película Com película
Aquecimento – Caldeira (kWh/ano) 140350 141350 +1000 Arrefecimento – Chiller ((kWh/ano) 108350 97770 -10880 Totais [kWh/ano] -9880
Como se verifica, o consumo resultante do arrefecimento (chiller) diminuiu em 10880 kWh/ano com a aplicação da película no entanto o consumo resultante do aquecimento (caldeira) aumentou em 1000 kWh/ano. Por um lado era de esperar a diminuição das necessidades de arrefecimento, visto que, se diminui o valor do fator solar, resultando numa menor entrada de ganhos solares pelos envidraçados. Por outro lado, ao diminuir os ganhos solares, é necessário compensá-los para aquecimento dos espaços úteis, daí se justifica um aumento do consumo para aquecimento.
Na globalidade, obtêm-se uma diminuição de consumos em 9880 kWh/ano.
5.4.3.6 Período de Retorno de Investimento
O período de retorno de investimento vai ser elevado, visto que, o valor poupado em energia não é muito significativo relativamente à não colocação de película.
O desconforto térmico sentido pelos ocupantes, principalmente nas zonas junto aos envidraçados devido à incidência solar é um fator que irá ter peso na instalação da película, daí não estar em jogo apenas o fator económico, mas também o conforto térmico dos ocupantes.
Considerando o valor da eletricidade igual a 0,10 €/kWh (valor das faturas mais recentes: Nov. 2010 a Out. 2011).
Investimento inicial = 18000 €
Energia elétrica poupada por ano = 9880 kWh
Valor estimado de poupança anualmente em energia elétrica:
Retorno de Investimento:
𝑅𝑅𝑒𝑒𝑜𝑜𝑜𝑜𝑎𝑎𝑝𝑝𝑜𝑜 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑣𝑣𝑒𝑒𝐼𝐼𝑜𝑜𝐼𝐼𝑚𝑚𝑒𝑒𝑝𝑝𝑜𝑜𝑜𝑜 =18000988 ≈ 𝟏𝟏𝟖𝟖, 𝟐𝟐 𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂 Na Figura 5.28, faz-se uma análise a 20 anos e verifica-se o seguinte:
Figura 5.28 – Retorno de investimento com a instalação de película
Este tipo de intervenção, como se pode constatar, não é rentável economicamente. No entanto, com esta aplicação, certamente os funcionários terão melhor conforto térmico, diminuindo assim a utilização de meios auxiliares (como ventoinhas).
Por vezes é necessário optar por soluções que mesmo não tendo viabilidade económica, são necessárias para manter o mínimo conforto térmico dos ocupantes. Colocando em primeiro plano as pessoas e só depois os fatores económicos.
-18000-17012 -16024-15036-14048 -13060-12072 -11084-10096 -9108-8120 -7132-6144 -5156-4168 -3180-2192 -1204 -216 772 1760 -20000 -15000 -10000 -5000 0 5000 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030 2031 2032 € Anos